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Messen & Erkennen

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Messen Evaluieren Automatisieren

Text: Michael Guckes, Hottinger Baldwin Messtechnik; Simone Käfer, A&D
Zur Vernetzung der intelligenten Fabrik wachsen selbst Messverstärker über
ihre ursprüngliche Aufgabe hinaus.

Künftig wird über den Lebenszyklus von Produkten hinweg die gesamte Wertschöpfungskette neu organisiert und gesteuert. Daher hat HBM bei der Entwicklung des Messverstärkers PMX bereits Funktionen für Industrie 4.0 implementiert. Das cyber-physikalische System ermöglicht so eine intelligente Infrastruktur. Durch die integrierten Diagnosemöglichkeiten können beispielsweise Wartungsprozesse gesteuert und Service-Einsätze besser geplant werden.

Basis dafür ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung. Ein weiterer Vorteil ist, dass Prüfprogramme oder auch Teile davon von der Produktentwicklung in die Produktion übernommen werden können. Es wird jeweils auf das gleiche System zugegriffen.

Wenn die Messung von kleinen Teilbereichen bis hin zu Maximalkräften reicht, kann dies nur durch Messverstärker erfolgen, die eine hohe Signalauflösung von 24 Bit und eine unempfindliche Wandlereingangsstufe besitzen. Dazu empfiehlt sich das Trägerfrequenzmessverfahren, welches das Messsignal einer Trägerfrequenz aufmoduliert und dann verstärkt, was systembedingte Störeinflüsse wie Netzbrummen oder Thermospannungen eliminiert. So werden Sensorsignale präzise gemessen und gespeichert.

Die Messsysteme erfassen alle benötigten Messsignale der Sensoren zeitsynchron, daher muss das Messsystem auf den Anwendungsfall zugeschnitten sein. Dies wird mit dem flexiblen und modularen Bestückungskonzept des PMX-Messverstärkers erreicht: Es lassen sich genau die Messkarten bestücken, die für die Sensoren benötigt werden. Dabei werden alle Messkanäle, unabhängig von der Ausbaustufe, mit einer Messrate von 19 200 S/s parallel erfasst. Das gesamte Messsystem ermöglicht so eine Gesamtperformance von 400 000 Messwerten pro Sekunde, die mit herkömmlichen speicherprogrammierbaren Steuerungen nicht erreicht werden kann.

Automatisch parametriert

Sind Sensoren mit einem Transducer Electronic Data Sheet (TEDS) ausgestattet, überträgt der PMX-Messverstärker die Sensorkennwerte nach dem Anstecken der Sensoren automatisch und parametriert seine Messeingänge danach. So kann viel Zeit eingespart und Fehlparametrierung verhindert werden. Bei Sensoren ohne TEDS können Anwender den Messverstärker über den integrierten Webserver parametrieren. Standardisierte Schnittstellen ermöglichen einen bequemen Zugriff auf alle Geräteparameter für Konfiguration, Bedienung und Analyse. Drei verschiedene Benutzerebenen mit entsprechenden Rechten garantieren maximalen Schutz vor unberechtigten Zugriffen auf PMX und alle angeschlossenen Prozesse. Umständliche und fehleranfällige Software-Installationen entfallen damit, die Kombination von Ethernet-Technik und Internet ermöglicht eine kostengünstige Fernwartung.

Sammeln, berechnen, steuern

Die eigentliche Stärke des Gerätes liegt jedoch in den drei integrierten Automatisierungslösungen. Als Messdatensammler sammelt es Messdaten schnell, präzise und störsicher ein. Die TEDS-Sensorerkennung vereinfacht die Verstärkerkonfiguration und den Messbetrieb. Über den Messwertstatus kann kanalweise die Diagnose erfolgen und bei Störungen gezielt vor Ort oder ferngesteuert eingegriffen werden. Um ein Automatisierungssystem stabil zu betreiben, dürfen die Übertragungskanäle nicht verstopft werden. Das bedeutet, dass möglichst viele Messdaten dezentral vorverarbeitet werden sollten. Dazu verfügt PMX über 32 interne Berechnungskanäle. Diese erledigen in Echtzeit Überwachungs- und Regelfunktionen. Die Signale können Geräte-intern weiterberechnet oder auch über Analogausgänge oder schnelle, Ethernet-basierte Feldbusse an das Automatisierungssystem ausgegeben werden. Damit wird die Maschinen-/Anlagensteuerung nicht überlastet und es können kurze, schnelle Regelzyklen erreicht werden.

Soll nicht nur eine Datenvorverarbeitung, sondern auch eine komplette Ablaufsteuerung realisiert werden, genügen Berechnungskanäle nicht mehr. Dafür wurde die Soft-Steuerung Codesys V3 in das PMX integriert. Diese arbeitet nach der weltweit gültigen SPS-Norm IEC 61131-3. Mit der Software-Suite findet man alles, was man zur Programmierung, Feldbus- und I/O-Konfiguration, Visualisierung, MotionControl und für weitere Aufgaben benötigt. Ferner können eigene Plug-Ins für Speziallösungen erstellt werden.

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